相公庙水库坝址区微地貌与地质构造的响应

赵　超

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽 蚌埠　233000)

相公庙水库坝址区微地貌与地质构造的响应

赵超

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽 蚌埠233000)

摘要:文章通过对相公庙水库坝址区微地貌的成因分析，指出了山区河流的微地貌不仅与邻近的地质构造关系密切，还受远距离的地质构造控制。并对山区河流的微地貌成因和地质构造的查找提供思路。

关键词:微地貌；地质构造；响应；溯源侵蚀

拟建的相公庙水库位于岳西县毛尖山乡境内,水库地处江淮分水岭南侧的大别山东麓,属长江流域皖河支流鹭鸶河中游,水库大坝为现浇混凝土双曲拱坝,坝顶高程474.00m,最大坝高72.0m,查清坝址区地质构造以及微地貌与地质构造的响应对坝址区地质构造的查找和识别具有重要意义。

1区域地质概况及地形地貌特征

工程区位于扬子准地台、淮阳台隆、岳西台拱,大别山复背斜的核部,地处磨子潭-晓天深断裂和桐城-乌石埝深断裂形成的三角地带西南部,桐城-乌石埝深断裂是工程区附近最大断裂,属郯庐大断裂的一段,总体走向N45°～50°E,具右旋平移特征,距坝址区南侧直线距离约22km。工程区断裂构造主要形成于印支期和燕山期,区域构造方向以NNE～NE向右旋正或逆平移断层为主要断裂方向。区内出露地层岩性主要为前震旦系大别山群的1套变质杂岩系和五台-吕梁期侵入岩体,并有燕山期侵入脉岩。

鹭鸶河长约20km,总体流向为自北向南,受后期构造运动影响,河流多蜿蜒曲折,大多表现为自东向西扭的特征。河槽底宽一般为20m～60m,局部较窄处宽仅5m～10m,河流总体坡降较大,河谷形态以“V”型谷为主,两岸岸坡陡峻,河谷内大多基岩出露,急弯深滩、悬崖陡壁随处可见,河谷内近代冲积物呈小块零星分布,但厚度较薄,河床内多分布有两岸山体崩塌堆积的巨石。

2坝址区地形地貌及主要地质概况

2.1坝址区地形地貌

鹭鸶河在拟建相公庙大坝坝线上游100m经一“U”形拐弯,流向由S40°W转为坝线处的S85°E,在坝线下游60m处转为S47°E,再至坝线下游260m转为S39°W。坝址处河谷基本呈“V”型,左岸坝线下游40m、90m和150m处,分别发育3条与河流斜交的冲沟,地形完整性较差,左岸山坡地形坡度总体为45°;坝址区河谷宽为30m～40m,坝线下游160m～260m河段河谷宽5m～15m,坝线下游260m以下河谷宽约20m,坝址区左侧为宽约20m厚4m～5m的砂卵石滩地,右侧为常年流水主河槽宽10m～20m;右岸地形表现为宽缓凹沟及山包,坝址上游受发育一条较大的深切冲沟,坝基附近发育几条与河流近垂直的宽缓浅沟,地形稍不完整,右岸地形坡度总体为50°左右,局部稍陡70°左右。

2.2坝址区地层岩性

坝址区出露的基岩岩性主要为混合花岗岩,穿插有少量后期侵入的斜长角闪岩岩脉和石英正长斑岩岩墙。第四系覆盖层在坝址区有少量分布,主要为河床内的第四系冲洪积物及崩积物。

混合花岗岩为五台-吕梁期第二次侵入,属坚硬岩,抗风化能力较强,山坡地表一般为弱风化,局部微风化,河床中受水流冲刷多为微风化～新鲜。

斜长角闪岩为海西期侵入,穿插于混合花岗岩中,大多沿NE向构造面侵入,与两侧围岩大多呈断层接触,胶结一般,受侵入构造的后期活动影响,斜长角闪岩内大多发育有与构造面近平行的片理。岩质坚硬,抗风化能力较差,在地表多形成风化深槽。

石英正长斑岩为燕山期侵入,以岩墙形式贯穿于混合花岗岩中,多沿NE向构造侵入,与围岩呈混熔或断层接触。岩质坚硬,抗风化能力和抗冲刷能力稍强于混合花岗岩。

坝址区冲洪积层主要分布于河床左侧,由微风化的混合花岗岩砂卵石夹细砂组成,厚4m～5m;坝址区崩塌堆积物零星散落于河床部位,主要成份为微风化～新鲜的混合花岗岩块石或大块石。

2.3坝址区主要地质构造

坝址区分布的稍具规模的地质构造如下:

(1)f104。产状N40°E,SE∠80°,右旋正平移断层,长大于300m,倾向位移约12m,走向位移约110m,面较直不平,附铁锰膜,断层带宽0.5m～0.8m,内夹斜长角闪岩脉,带内为张开的挤压碎裂岩,弱风化,胶结较差,两侧岩石微风化。

(2)f202。产状N75°E,SE∠60°,逆断层,长大于220m,倾向位移约10m,面略弯曲,内夹25cm～50cm宽斜长角闪岩岩脉,裂隙式接触,胶结一般。

(3)f203。产状N45°E,SE∠85°,正断层,长约85m,倾向位移约5m,面波状起伏,凹凸不平,带宽15cm～20cm,带内岩石挤压破碎,近河边处断层带内充填团块状斜长角闪岩。

(4)f204。产状N40°E,SE∠80°,右旋逆平移断层,倾向位移约5m,走向位移约15m,断层面一般较平直,总体稍有扭曲。左岸山坡部位断层带宽0.3m～0.9m,河床部位宽一般0.2m～1.0m,右岸山坡部位宽为1.7m。断层带内一般夹有微风化斜长角闪岩脉,裂隙式接触胶结一般。

(5)ξoπ。它为石英正长斑岩岩墙沿断层侵入,产状N45°E∠90°,宽约8m,上游侧与混合花岗岩呈混熔接触,胶结较好,下游侧与混合花岗岩呈断层接触,胶结较差。

坝址区主要地质构造位置如图1所示。

图1　坝址区地质平面图及顺河向剖面图

3坝址区微地貌与地质构造响应分析

3.1坝址区两岸山坡冲沟成因分析

坝址区沿f104、f202、f203和f204部位以及ξoπ的下游侧均发育有深3m～10m宽3m～5m的冲沟,其成因较为简单,由于f104、f202、f203和f204断层具有倾向位移内部充填有斜长角闪岩脉,其抗风化能力弱于两侧的混合花岗岩,且与混合花岗岩胶结较差,加之断层后期的运动影响,断层内斜长角闪岩脉较破碎,抗冲刷能力差,受长期雨水冲刷剥蚀后在地表形成冲沟,局部形成基岩陡壁;ξoπ石英正长斑岩岩墙为沿断层侵入,其上游侧与混合花岗岩呈混熔接触胶结较好,下游侧与混合花岗岩呈断层接触胶结较差,断层后期运动基本在下游侧接触面处,导致下游侧接触面处岩体较破碎,由于石英正长斑岩抗风化能力强于混合花岗岩,受长期的风化及水流剥蚀,在ξoπ石英正长斑岩岩墙下游侧形成冲沟,导致石英正长斑岩岩墙在地表突出,似城墙状。

3.2坝址区河床部位的砂卵石滩地成因分析

坝址区河床部位在f204上游侧有1处砂卵石滩地,其主要成因为坝线上游河床坡降较陡河槽宽约20m水流流速较大,至坝线上游100m处,水流流向扭转约90°河槽变为宽约40m,加之下游的f204为逆断层,f204下游侧河床岩体抬高约5m造成河床壅水,以上有利于水流流速变缓,洪水携带的砂卵石易于在河床左侧沉积形成砂卵石滩地。

3.3坝线下游河床岩坎及右岸松动体成因分析

自坝线下游顺河流向160m～260m河床明显变窄,宽仅5m～15m,河床两侧山坡为高30m～40m近垂直的基岩陡壁,河床中部分布有A和B两处基岩岩坎,岩坎下方分别为深10m和5m的冲水坑,究其成因,坝线下游260m处存在f104断层,该断层为右旋正平移断层,其走向位移约110m,导致断层下游河流由东向西扭转,断层倾向下游,倾向位移为10m,即断层上游侧河床抬高,下游侧河床下降,由于f104断层的错移使河床地表发生高差变化,改变断层两盘的河流侵蚀系统,上游侧上升盘的沟谷以下游侧下降盘地面为侵蚀基准面而不断溯源侵蚀,即f104断层在河床中形成的陡壁面不断向上游移动,在河床中形成岩坎,河谷则不断向下方侵蚀导致两侧山体变陡横剖面变狭窄,岩坎下方的河床基岩受水流冲刷则形成冲水坑。从图1的剖面中可以看出,f104断层共经历了两次构造运动,即第1次构造运动倾向位移

约5m,形成A处岩坎,随着河流的不断溯源侵蚀A处岩坎不断向上游移动;第2次构造运动倾向位移约5m,形成B岩坎,则A处岩坎总位移约10m,A和B处岩坎随着河流的不断溯源侵蚀形成现在状况。

由于A处岩坎及下游部位河床狭窄,河流排水不畅,从坝线两侧的山坡可以看出,430m高程以下山坡处基岩基本裸露坡积物仅零星覆盖,说明地质历史时期的洪水最高涨至430m高程,即与A处岩坎的基岩陡壁顶部高程相同,坝线右岸430m～480m高程处有一突出山脊,山脊已有松动,此山脊处并不存在影响山体稳定的构造组合,其松动的主要原因为山脊下方430m高程山体受水流冲刷剥蚀后下部岩体失去支撑所致。

4结束语

一般认为,山区河谷的微地貌与邻近的地质构造有关,如坝址区两岸的冲沟基本沿断层发育,实际上还存在远处的地质构造对微地貌的发育和形成起控制作用,如坝址区河床中的岩坎以及坝线处的松动体的形成,本文通过对相公庙水库坝址区微地貌与地质构造的响应做出分析,希望对在山区河流工程中建筑物位置选择和地质构造的寻找起到借鉴作用。

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[2]杨景春，李有利.活动构造地貌学[M]．北京：北京大学出版社，2011.

[3]梁明剑.青海达日断裂中段构造活动与地貌发育的响应关系探讨[J].地震地质,2014，(1)：28-38.

[3]赵超.岳西县相公庙水库初步设计阶段工程地质勘察报告[R].安徽省水利水电勘测设计院，2015.

(责任编辑胡进)

Response to microgeomorphology and geologic structure of the Xianggongmiao reservoir damsite area

ZHAO Chao

(Anhui Survey and Design institute of Water Conservancy and Hydropower，Bengbu 233000，China)

Abstract:This paper analyzes the causes of the Xianggongmiao reservoir dam area microgeomorphology, It is pointed out that the microgeomorphology of the mountain river is not only closely related to the geologic structure, but also is controlled by the geologic structure in the distance,And provides the ideas of the microgeomorphology genesis and geologic structure for the search.

Key words:microgeomorphology；geologic structure；response；retrogressive erosion

收稿日期：2016-02-23；修回日期：2016-03-01

作者简介：赵超(1970-)，男，安徽和县人，高级工程师，主要从事水利水电工程地质勘察工作。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2016.02.012

中图分类号：TV62

文献标识码：A

文章编号：1671-6221(2016)02-0040-04